一种显微3d形貌测量方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及数字显微领域，更具体地说，设及一种显微3D形貌测量方法，W及一 种显微3D形貌测量装置。
【背景技术】
[0002] 在先进数字显微镜W及现今追求高精度分辨率观察分析仪器中，有的具有高达微 米甚至纳米的横向分辨率，然而纵向分辨率常常局限在几个微米，纵向分辨率难W提高。
[0003] 专口为了实现光学切片、提高纵向分辨率的激光扫描共聚焦显微镜，在纵向上的 分辨率也难W达到亚微米，而且3D成像速度非常缓慢。需要在纵向上不同的Z位置获取多 层光学切片图像，之后来重建，获取每一个水平位置XY的表面高度Z值。由于需要在X方 向、Y方向，Z方向3个方向激光扫描，因此该方法非常耗时。
[0004] 另外在电动数字显微镜成像过程中，实时判断目标表面距离物镜成像面的距离也 是难W解决的问题。
【发明内容】
阳〇化]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于数字显微镜或者放大倍数 大于1的数字成像系统中快速获得3D重建或者3D形貌的显微3D形貌测量方法，W及一种 显微3D形貌测量装置。
[0006] 本发明的技术方案如下：
[0007] 一种显微3D形貌测量方法，步骤如下： 阳00引 1)分别在焦前与焦后拍摄载物台上的待测物体的图像If=If(i，j)、Ib=Ib(i， _]'），0《i<I，0《j<J;其中，I是图像总行数，J是图像总列数；
[0009] 。根据如下公式计算得到待测物体在每一个位置（i，如的待测图像I(i，j)，公式 为：
[0010]
[0011] 3)将待测图像I(i，j)与预先刻度的1化）曲线对比，确定待测物体在每一个位置 (i，j)表面形貌相对高度h(i，j)，0《i< 1，0《j<J。
[0012] 作为优选，步骤1)中，图像If=If(i，j)的获取步骤为：通过移动显微镜的物镜或 者移动显微镜的载物台，使得载物台表面在显微镜物镜焦面前方υf;将摄像头置于显微成 像系统的成像面上，拍摄一副放置在载物台上的待测物体的图像If=If(i，j)，〇《i<I， 0《j<J;其中，I是图像总行数，J是图像总列数。
[0013] 作为优选，步骤1)中，图像Ib=Ib(i，j)的获取步骤为：通过移动显微镜的物镜或 者移动显微镜的载物台，使得载物台表面在显微镜物镜焦面后方Ub;将摄像头置于显微成 像系统的成像面上，拍摄一副放置在载物台上的待测物体的图像Ib=Ib(i，j)，〇《i<I， ο《j<J;其中，I是图像总行数，J是图像总列数。
[0014] 作为优选，步骤1)中，图像If=If(i，j)与Ib=Ib(i，j)的失焦距离相同。
[0015] 作为优选，步骤3)中，1化）曲线的获取步骤为：依次在载物台上放置若干不同高 度的全反射平面的物体，对每个物体分别在焦前与焦后拍摄图像Ip(i，j)、Ie(i，j)，对每一 点（i，^根据如下公式计算出参考图像I(h，i，j)，绘制得到相应的I化）曲线，公式为：
[0016]
阳017] 其中，0《i<1，0《j<J。
[0018] 作为优选，图像Ip(i，j)的获取步骤为：将摄像头放置在显微成像系统的成像面的 位置，通过移动显微镜的物镜或者移动显微镜的载物台，使得载物台表面在显微镜物镜焦 面前方Up;依次放置N>2个不同高度hi=k*5的具有全反射平面的物体于载物台，对 每一个物体拍摄一张图像Ip(i，j)，其中；i《N:
[0019] 作为优选，图像Ie(i，j)的获取步骤为：将摄像头放置在显微成像系统的成像面的 位置，通过移动显微镜的物镜或者移动显微镜的载物台，使得载物台表面在显微镜物镜焦 面后方Ue;依次放置N>2个不同高度hi=k*5的具有全反射平面的物体于载物台，对 每一个物体拍摄一张图像Ie(i，j)，其中；i《N，
[0020] 作为优选，图像Ip(i，^、Ie(i，^的失焦距离相同。
[0021] 一种显微3D形貌测量装置，运行所述的显微3D形貌测量方法，载物台通过电机移 动至特设的位置，通过所述的显微3D形貌测量方法获取3D形貌或者进行3D重建。
[0022] 本发明的有益效果如下：
[0023] 本发明所述的方法实现的纵向形貌测量效率高，仅仅获取两幅图像就能够W非接 触的方式实现多点测量待测物的表面高度，不需要采用传统方法进行层层扫描来获取多幅 图像。虽然获得刻度曲线时候需要多个图像，但是一台仪器只需要刻度一次，即可一直用于 后续使用，使用不同的标本也不需要重新刻度。
[0024] 本发明所述的方法实现的纵向形貌测量精度高，高于显微镜物镜的纵向光学分辨 率。
[0025] 本发明所述的设备结构简单：对于传统的数字显微镜，仅仅需要添加一个电机如 步进电机使得载物台或者物镜可W纵向移动到指定距离，即可通过所述的显微3D形貌测 量方法获取3D形貌或者进行3D重建。
【具体实施方式】
[00%] 本发明为了解决现有技术存在的不足，提供一种显微3D形貌测量方法，W及一种 显微3D形貌测量装置。本发明的核屯、技术方案是：通过实时拍摄少量图像，再通过与预先 标定的曲线对比，计算出目标平面上每一点离开物镜的Z距离。
[0027]所述的显微3D形貌测量方法，步骤如下：
[002引步骤1)分别在焦前与焦后拍摄载物台上的待测物体的图像If=If(i，j)、Ib=Ib(i，j)，0《i<I，0《j<J;其中，I是图像总行数，J是图像总列数。
[0029] 具体地，图像If=If(i，j)的获取步骤为：通过移动显微镜的物镜或者移动显微 镜的载物台，使得载物台表面在显微镜物镜焦面前方υf;将摄像头置于显微成像系统的成 像面上，拍摄一幅放置在载物台上的待测物体的图像If=If(i〇')，〇《i< 1，〇《j<J; 其中，I是图像总行数，J是图像总列数。
[0030] 图像Ib=Ib(i，j)的获取步骤为：通过移动显微镜的物镜或者移动显微镜的载物 台，使得载物台表面在显微镜物镜焦面后方Ub;将摄像头置于显微成像系统的成像面上， 拍摄一幅放置在载物台上的待测物体的图像Ib=Ib(i，j)，〇《i< 1，〇《j<J;其中，I 是图像总行数，J是图像总列数。
[0031] 图像If=If(i，j)与Ib=Ib(i，j)的失焦距离相同，即载物台表面在显微镜物镜 焦面前方的距离Uf与载物台表面在显微